综合评价铁-铬液流电池电解液性能的方法及装置与流程

本发明属于电池，涉及一种综合评价铁-铬液流电池电解液性能的方法，尤其涉及一种综合评价铁-铬液流电池电解液性能的方法及装置。

背景技术：

1、随着全球对可再生能源需求的不断增长，新能源产业正在迅速发展。在这个过程中，储能技术成为了解决新能源并网、传输和分配等瓶颈问题的重要手段。新能源储能技术是指在电力系统中，通过某种方式将电能转换为化学能、物理能等形式，并在需要时释放出来，以满足电力系统的需要。目前，新能源储能技术主要包括电化学储能技术、超级电容储能技术和机械储能技术等。其中，电化学储能技术是目前应用最广泛的一种新能源储能技术。具体的，电化学储能技术主要包括锂离子电池储能、铅蓄电池储能和液流电池储能。

2、近年来，液流电池具有安全性高、功率与容量解耦、循环寿命长和电解液可循环利用等特点，故其是最适合大容量长时储能的电化学储能技术之一。液流电池的基本原理包括：通过将正负极电解液由循环系统输送至电堆，在电堆中电解液活性物质发生价态变化，实现电能与化学能的双向转化。在本质安全方面，在液流电池的能量转换过程中，活性物质主要以溶解在水性电解液中的形式存在，不涉及固液相变过程，这有助于提高电池的安全性；在循环寿命方面，液流电池也具有明显优势，例如已实现商业化运行的全钒液流电池，不仅充放电次数是锂电池的3倍以上，高达到2万次，而且钒电解液具有环境友好、可循环回收利用等优势。

3、铁-铬液流电池最早于1974年提出，经过40多年的发展，铁-铬液流电池技术得到了快速发展，特别是在提高能量效率、降低成本和增强系统稳定性方面。相比于全钒液流电池，铁-铬液流电池因其具备资源丰富易得和成本低廉而受到业界的广泛关注，被认为是极具应用前景的储能设备。然而，铁-铬液流电池在应用过程中仍存在两个方面的问题：一方面是由于离子传导膜两侧具有不同的渗透压，使得铁-铬液流电池的电解液会相互渗透混合；另一方面是，cr2+/cr3+氧化还原对的标准电势与水在碳电极表面析出氢气所需的过电位非常接近，且cr2+/cr3+的反应活性比fe2+/fe3+差，使得阳极发生析氢现象，从而造成铁-铬液流电池的进一步商业化应用受到阻碍。

4、此外，目前能量转换效率的高低是评价液流电池优劣的普遍标准，而电堆的设计和电解液的性能直接影响液流电池的能量转换效率和电力输出稳定性，具体包括电解液的成分、粘度和酸性，甚至原料均可能影响其性能。因此，仅凭能量转换效率指标单独评价电解液的好坏远远不足，比如一些电解液的能量效率高达85％，但是其容量低，且性能衰减快，导致在实际应用过程中，电解液的用量较大，并且电池的初装成本高，且循环寿命较短。

5、为了解决上述问题，亟需开发一种综合评价铁-铬液流电池电解液性能的方法，尤其是在电解液的优化研发过程中，以此能够准确和全面地评价优化参数对电解液性能的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种综合评价铁-铬液流电池电解液性能的方法及装置，所述方法实现了综合评价铁-铬液流电池电解液性能的客观性，最大程度地考虑了评价的综合性和科学性，为综合评价铁-铬液流电池电解液性能提供了科学有效的依据。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种综合评价铁-铬液流电池电解液性能的方法，所述方法包括：

4、获取铁-铬液流电池电堆中待评价电解液的各性能指标数据；

5、对待评价电解液的各性能指标数据进行重要性评价，得到待评价电解液的重要性能评价指标；

6、将待评价电解液的重要性能评价指标进行综合加权评分，得到综合评分值，根据综合评分值的高低，判断铁-铬液流电池电解液性能的优劣。

7、一方面，本发明提供的评价方法是将电解液的每项重要性能指标进行综合处理，具体采用综合加权评分的方法来比较不同种类电解液的性能优劣，相较于现有技术公开采用单独比较不同种类电解液的各项性能指标的方法，本发明提供的评价方法具有更加全面、清晰、客观和方便的优点，尤其对于优化电解液的制备工艺或者优化电解液的组成等实验设计过程，能够清晰明确各种优化条件对电解液性能带来的不同影响，有效避免了在电解液评价过程中由于各项性能指标变化不一致带来的判断结论混乱或者判断结论错误等现象。另一方面，本发明提供的评价方法简单易于操作，无需额外增加计算设备和测试仪器，具有简单实用的优势。

8、优选地，所述获取铁-铬液流电池电堆中待评价电解液的各性能指标数据，包括：

9、对所述铁-铬液流电池电堆中待评价电解液实施充放电，并在多次充放电过程中获得所述铁-铬液流电池电堆中待评价电解液的各性能指标数据。

10、优选地，所述充放电的充电终止电压为1.16-1.2v，例如可以为1.16v、1.17v、1.18v、1.19v、1.2v等。

11、优选地，所述充放电的放电终止电压为0.6-0.8v，例如可以为0.6v、0.62v、0.65v、0.68v、0.7v、0.72v、0.75v、0.78v、0.8v等。

12、优选地，所述充放电的电流密度为50-100ma/cm2，例如可以为50ma/cm2、60ma/cm2、70ma/cm2、80ma/cm2、90ma/cm2、100ma/cm2等。

13、在本发明中，所述充放电的电流密度是按照铁-铬液流电池电堆的面积换算得到的。

14、优选地，所述充放电的次数为50-500次，例如可以为50次、100次、150次、200次、250次、300次、350次、400次、450次、500次等。

15、优选地，所述各性能指标数据包括能量密度、能量效率、库伦效率、电压效率、充放电容量、电解液容量利用率或平均容量衰减率中的至少两种的组合。

16、优选地，所述对待评价电解液的各性能指标数据进行重要性评价，得到待评价电解液的重要性能评价指标，包括：

17、基于待评价电解液的各性能指标数据，根据所述各性能指标数据的相对重要程度值确定待评价电解液的重要性能评价指标。

18、优选地，所述将待评价电解液的重要性能评价指标进行综合加权评分，得到综合评分值，具体包括：

19、确定待评价电解液的重要性能评价指标的权重；

20、对待评价电解液的重要性能评价指标进行评分；

21、计算待评价电解液的重要性能评价指标的综合评分值。

22、优选地，所述确定待评价电解液的重要性能评价指标的权重，包括：

23、待评价电解液的所有重要性能评价指标对应的权重系数之和为1。

24、在本发明中，所述确定待评价电解液的重要性能评价指标的权重依据实际经验来确定，且权重的数值越大，代表对应的重要性能评价指标的重要程度越高。

25、优选地，所述对待评价电解液的重要性能评价指标进行评分，具体包括：

26、对待评价电解液的每项重要性能评价指标对应的测试数据的高低分别进行排序，建立重要性能评价指标排序的序号与分值对应的索引表，获得的所述重要性能评价指标排序的序号能够从索引表中检索到唯一分值；

27、所述排序的序号与待评价电解液的数量相同；

28、所述分值是以等差数列的形式进行排列；

29、所述等差数列的公差为1-100的正整数，例如可以为1、2、3、4、5、10、20、50、80、100等。

30、在本发明中，所述分值的计分方式示例性的可以采用十分制或百分制，十分制的范围1-10，百分制的范围1-100，按照顺序或倒序的方式以等差数列的形式进行排列。

31、优选地，所述计算待评价电解液的重要性能评价指标的综合评分值，包括：

32、根据待评价电解液的重要性能评价指标的权重以及评分，将待评价电解液的所有重要性能评价指标进行加权求和，得到综合评分值。

33、第二方面，本发明提供一种综合评价铁-铬液流电池电解液性能的装置，所述装置包括：

34、基础数据输入模块，用于输入铁-铬液流电池电堆中待评价电解液的各性能指标数据；

35、重要性评价模块，用于得到待评价电解液的重要性能评价指标；

36、电解液性能评价模块，用于判断铁-铬液流电池电解液性能的优劣。

37、第三方面，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括：

38、至少一个处理器；以及

39、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

40、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面所述的综合评价铁-铬液流电池电解液性能的方法。

41、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现第一方面所述的综合评价铁-铬液流电池电解液性能的方法。

42、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

43、一方面，本发明提供的评价方法是将电解液的每项重要性能指标进行综合处理，具体采用综合加权评分的方法来比较不同种类电解液的性能优劣，相较于现有技术公开采用单独比较不同种类电解液的各项性能指标的方法，本发明提供的评价方法具有更加全面、清晰、客观和方便的优点，尤其对于优化电解液的制备工艺或者优化电解液的组成等实验设计过程，能够清晰明确各种优化条件对电解液性能带来的不同影响，有效避免了在电解液评价过程中由于各项性能指标变化不一致带来的判断结论混乱或者判断结论错误等现象。另一方面，本发明提供的评价方法简单易于操作，无需额外增加计算设备和测试仪器，具有简单实用的优势。